矿山地质绘图系统MGS的研究与开发

D0I:10.13374.i8sn100153x.1998.03.045 第20卷第3期 北京科技大学学报 Vol.20 No.3 1998年6月 Journal of University of Science and Technology Beijing Jun.1998 矿山地质绘图系统MGS的研究与开发* 侯运炳)于明学) 胡乃联) 魏书祥3刘海宁》 1)中国矿业大学北京研究生部，北京1000832)北京科技大学资源工程学院3)邯邢治金矿山管理局 摘要应用ADS(AutoCAD Development System)技术开发矿山地质绘图系统MGS.以AutoCAD 为支撑环境，通过ASE/ASl(AutoCAD SQL Extension/AutoCAD SQL Program.Interface)技术实 现地质工程数据库的创建与管理，开发多种地质辅助绘图工具.在数据库和辅助绘图工具支持 下，MGS实现绘制地质图件.圈定矿体、计算品位和切割地质图形等多种功能. 关键词地质图；矿山；计算机辅助设计 分类号P623.6:TP391.72 1 MGS的功能设计 MGS是针对金属及非金属矿山开发的地质绘图软件系统.以AutoCAD for Windows为 支撑环境，利用ADS技术操作AutoCAD图形，通过ASE/ASI技术实现地质工程数据库的创 建与维护，应用Visual C++及Windows编程技术设计地质绘图ADS应用模块， MGS系统是以AutoCAD为基础的积木开放式结构系统，图I是MGS系统的I级用户界 面，在AutoCAD for Windows环境下，MGS的ADS应用模块实现以下主要功能 (1)地质工程数据库管理.创建和管 山地质MG5 切始化 坐标换算 图层雪理 理MGS系统的勘探工程样品数据库、钻 数字化仪一 几何定位 大地一图纸 ⊙图框层O恋通星 0打开0关闭 孔数据库和巷道测量数据库，提供友好 O地质层©矿体是 图框及比例 图纸一大地 O符号层⊙通用层 故字化仪校准 界面，实现数据录人，编辑、检索功能. 蚊据库霸理 图矿准备 图矿体 (2)高效率绘制地质图件.提供勘探 样品赦据库 彩色样品图 封闭曲族 估孔工程图 工程样品图、钻孔工程图和图形切割散 站孔数据库 ☒纸切剧 拟合曲线 实测巷道图 点图以及巷道实测图等多种辅助绘图手 测量数据军 切散点图 面积品位 文件编明器 段，方便灵活、高效率地绘制地质图件， 工具箱 出 计算矿量及品位. (3)截取地质图件.应用ADS技术， 图1MGS1级用户界面 实现在二维图形环境下由水平地质图件截取垂直地质图件和由垂直地质图件截取水平地质 图件的功能 (4)图形编辑与管理.以工具箱形式提供功能齐全的图形编辑与管理命令，大大简化图形 编辑工作， 1997-06-26收稿侯运炳男，35岁，副教授 *国家自然科学基金资助课题(No.59204028)

DOI ：10．13374／j ．issn1001－053x．1998．03．045

·212· 北京科技大学学报 1998年第3期 (S)Windows风格用户界面.MGS综合应用ADS和Wiindows程序开发技术，程序具有 Windows程序特点，提供Windows风格的用户界面，使用方便. 2MGS的数据库系统 MGS系统利用ASE/ASI技术，构造数据库管理模块，用于创建和管理地质工程数据库 它是绘制地质图件的基础，共有以下3种：(1)样品数据库，样品数据库存储样品所属勘 探工程编号，样品的起、止点几何坐标，矿石类型和样品化验值等数据信息.(2)钻孔工程几何 位置数据库.该数据库存储钻孔勘探工程钻孔开口处的坐标值、孔长和偏离角等数据信 息.(3)巷道工程数据库.该数据库存储巷道工程编号、工程名称，实测巷道中心线端点坐标、 长度，走向（方位角）和巷道宽度等数据信息， 下面重点说明样品数据库所实现的功能.通过MGS的样品数据库的管理界面，用户可发 送、建立、打开和关闭数据库文件，以及录人、修改和删除样品数据记录的消息.ADS数据库 管理模块在Windows消息处理过程中应用ASE/ASI提供的数据库文件及记录的操作命令， 处理界面发送的消息，从而实现建立、打开和关闭数据库文件，录入、修改和删除样品数据记 录等数据库管理功能. 样品数据是绘制地质图件的主要地质依据.生产矿山可利用的样品一般有地质勘探工程 样品和生产勘探工程样品，从形式上分有钻孔样品和槽探样品.样品数据库应记录不同样品 的各种信息，同时要有利于按照地质绘图习惯检索有关样品的信息.MGS的样品数据库记录 结构是根据10余个矿山的调查结果设计的，有一定的普遍意义， 3矿体圈定及矿量和品位的计算 3.1圈定矿体 MGS可根据具体绘图任务，自动绘制以下3种基本图形，为人机交互圈定矿体提供参考 依据：(1)彩色样品工程图.所谓彩色样品工程图，是根据样品数据库检索的数据，绘出的表示 样品勘探工程几何位置及样品可矿石类型的彩色示意图.样品图以特定的颜色表示样品矿石类 型.(2)钻孔工程图.钻孔工程图是钻孔工程的几何位置图，当钻孔工程不在绘图平面上或不 与绘图平面平行时，以钻孔符号表示.(3)切割点散点图，切割点散点图是切割有关地质图件 产生的切割点散点图. 上述3种基础图形准确、直观地表示了圈定矿体可利用的原始信息，用户以此为参考依 据，移动屏幕光标，选择或插人矿体边界点，并用封闭或不封闭线条圈定矿体边界， 图2是MGS绘制彩色样品图的用户界面.当 绘制彩色样品图时，从文件组合框里选择要检索 色在品图 的样品数据库文件名，并根据所作地质图形平面 件品款据军YP3HUuU.0BF回 确认 检常关健间 所处空间位置选择关键词，指定样品检索范围，同 一级，提线号民巧成水苹号 二级，工程编母11212 时定义颜色表示的矿石类型， 色立义一 为了和矿山日常作图要求相适应，检索方法 原色2☐化坐值上限058下深20 认上一个 下一个 应该灵活.为此设计了2级关键词，其中第1级关 键词是排它的，即每次只能有唯一检索值；而第2 图2绘制彩色样品图对话框

Vol.20 No.3 侯运炳等：矿山地质绘图系统MGS的研究与开发 ·213· 级关键词可以不赋值，此时即按1级关键词检索，也可以同时赋于2级关键词多个检索值.例 如，图2表示的要检索的内容是K35号勘探线上ZK11和ZK12号钻孔工程的样品数据 当确认图2中的各项内容以后，MGS自动检索样品数据库，根据已给定的绘图比例，绘 出彩色样品图.钻孔工程图的绘制与样品图的绘制过程相类似，首先由用户通过对话框界面 指定钻孔数据库和检索范围，MGS由数据库中提取钻孔几何数据，绘出钻孔工程图 MGS切割图形产生的切割点坐标一般都存储在数据文件里，因此只需由文件组合框里 选择切割点数据文件名，MGS即绘出相应的切割点散点图. 3,2面积及品位计算 计算面积和品位时，要求计算区域是封闭的，否则应调用PLNE命令作辅助线段，形成 封闭计算区域. AutoCAD本身提供了计算封闭区域面积的命令，ADS应用程序可调用此命令计算矿石 区域的面积.因此，现在的问题是如何求出区域内矿石的平均品位. MGS利用ADS技术，巧妙地解决了这一问题，原理如下：(1)构造计算区域边界线条选 择集；(2)读取选择集中边界线顶点坐标，这些坐标构成封闭环，存人数组中；(3)检索样品数 据库，提取样品数据，检索过程和绘制彩色样品图时检索样品相类似；(4)应用计算机几何学 的点一面相对位置判别法，判别每个样品的中心点是否在封闭环内，如果样品中心点不在封 闭环内，则认为此样品不在封闭环内；（⑤）由加权法计算封闭环内所有的样品的平均品位. 4地质图形切割 矿山地质绘图，经常要根据垂直剖面图截取水平面图，或由水平平面图截取垂直剖面 图2).显然，地质图形切割是1个三维几何问题，利用ADS技术，MGS实现了在二维图形环 境下地质图的切割截取功能 绘图平面儿何足位 4.1图形平面几何定位 图纸类型 垂直面 几何定位就是用参数表示绘图平面的空间几 ⊙水平面@垂直面 方位角 60.0 何位置.应用MGS绘制1幅新图时，首先应通过图 水平面水平 基点× 2100.0 3所示界面输入定位参数.水平面的定位参数为中 取清 确认 1000.0 段水平，勘探面的定位参数为方位角和基点坐标. 图3图形平面几何定位对话杠 定位参数存入AutoCAD的用户系统变量里， 并最终保存在DWG图形文件里.有了定位参数，不仅能计算出图形平面的方程系数，而且二 维图形坐标可随时换算为三维大地坐标， 4.2图形切割 H切出 图形切割的关键问题在于求出切割面与地质 切面几何定位 形直面 水平120.0 图上的各种地质线条的切割点坐标.MGS通过图4 方位角 由系统变量读出 垫点 所示界面进行图形切割操作，原理如下：(1)根据切 切割图形文件 K17.DWG 国 选定 剖面的定位几何参数，求出切割面的几何方程系 建选择壤 切运算 返出 数；(2)把当前图存盘，把需要切割的一幅地质图调 切点文件 人MGS绘图环境（即AutoCAD绘图环境）；(3)用 t切副点文件P120.CuT生加入切削点 户选择需要切割的地质线条，建立选择集；(4)读取 图4图形切割界面

·214· 北京科技大学学报 1998年第3期 地质图的定位几何参数；(5)提取选择集里地质线条中线段的顶点坐标，并根据地质图的定位 儿何参数将顶点坐表换算为三维大地坐标后，求算线段与切割面的交点坐标.如果为有效交 点，则将交点坐标存人数据文件；(6)如还要切割其它地质图，重复(2)~(5). 得到切割点三维坐标文件，以后在绘制切割面时，可由数据文件读人切割点坐标，并将其 变换为切割面上的二维坐标，在切割面上绘出切割点散点图，为矿体圈定提供参考依据. 5应用MGS系统轻松绘图 5.1图框和坐标网格 通过图5所示的图框参数编辑对话框输人具体参数，MGS可自动绘出水平面及垂直面 两种图形的图框和坐标网格，标注大地坐标.图5中的参数X和Y为图框左下角对应的大地 坐标，当所绘图框为垂直剖面图框时，规定Y为图框左下角对应的大地Z坐标， MGS还提供了图签和标题名编辑对话框，方便了图框和图名的绘制工作. 5.2实测巷道图 绘制地质图时，有时需要绘出实测巷道图.通过图6所示对话框选择巷道实测数据库文 件名并设置绘图参数，MGS自动绘出实测巷道图. 业国框在 图框 巷面实圆 左下用，×1000.0 y6700.0 门拾取< 图框宽， 800.0 方位角， 38车 巷道实测数据库P四2850BF☐日选定 图框高： 60D.0 比例尺， 1:200 颜色5 先宽0.a2 网格 间可E.袖方向50.0 Y轴方向50.0 口维垂直面网格口取消绘网省执 确认 寂清 确认 取语 帮勒 图6绘巷道图 图5绘图框及坐标网络 5.3文本文件编辑器和段落文字插入 地质绘图经常需要在图中写大段的说明文字，而要用AutoCAD本身提供的文字写人命 令写入和编辑大段文字是很不方便的.为此，开发了一个DAS文本编辑器，用于新建和打开 文本文件，编辑文件内容，依照提示在图中插入文件文字， 5.4充分利用地质资料绘图 通常情况下，绘图可利用的地质资料不仅有勘探样品数据，而且还有绘好的地质图，在 MGS的数据库系统和图形自动切割功能支持下，可以同时利用这两类不同形式的地质资料 绘图.绘图步骤如下： (1)如果是图纸资料，则用数字化仪或扫描仪将图纸转化为DWG图形文件，同时在MGS 系统里给这些图形输入几何定位参数；(2)如果是由其他绘图软件绘制的地质图，应在MGS 系统里进行几何定位后重新存盘；(3)以绘图平面为切割面，切割这些地质图，生成切割点数 据文件；(4)在绘图平面上绘出切割点散点图；(5)同时检索样品数据库，绘出彩色样品工程 图；(6)如有必要可同时绘出钻孔工程图和巷道图等；(7)综合参考上述各图形，绘制地质图. 5.5图形管理与编辑 AutoCAD本身提供了功能强大的图形管理与编辑命令，MGS根据地质绘图的特点，改

Vol.20 No.3 侯运炳等：矿山地质绘图系统MGS的研究与开发 ·215· 造了其中的一些命令，同时在AutoCAD命令基础上开发了一些执行特定绘图和编辑命令的 ADS函数，如线条编辑，画平行曲线、图形缩放、显全图，图层管理、在图形中剪切空白窗口、 按比例绘工程图、数字化仪管理等，制成常用工具箱，方便使用. 6结论 基于ADS技术基础之上的MGS系统具有以下显著特点： (1)地质数据库与绘图有机地融为-一体.MGS不仅有自己的数据库管理系统，而且由于 MGS建立和管理的数据库文件是Fox pro(Foxbase)/dBASE兼容的DBF文件，MGS也能和外 部地质数据库系统紧密联系起来， (2)绘图方式灵活，自动化程度高.通过关键词检索特定区域的地质数据，在MGS提供的 彩色样品图等辅助绘图工具的帮助下，可以灵活快速地绘制勘探面图、中段面图以及具体矿 块的水平面图和剖面图等矿山常用地质图件， (3)在二维图形环境里实现了地质图件截取功能.地质图件截取在过去是较难处理的问 题，MGS利用ADS技术较好地解决了这一技术难题. (4)具有Windows程序特点和Windows风格用户界面，使用方便. 参考文献 I梁帆，陈晰，AutoCAD开发系统(ADS)C语言教程.北京：学苑出版社，1994 2常福罂，文满英.煤山铁矿地测CAD管理系统.金属矿山，1993(2)：11 3侯运炳，于洁.金川二矿区计算机辅助地质绘图系统的开发.中国矿业，1994,3(5：76 Research and Development of Computer Aided Geology Plotting System MGS Hou Yunbing Yu Mingxte Hu Nailian Wei Shuxiang Liu Haining 1)Beijing Graduate School,CUMT,Beijing 100083,China 2)Resources Engineering School,UST Beijing,Beijing 100083 3)Hanxing Metallurgical Mine Adiministration,Handan,056032 ABSTRACT The computer aided mine geology plotting software system MGS is devel" oped by making use of ADS(AutoCAD Development System).The AutoCAD is taken as supporting system,the geologic data bases are built and managemented by use of ASE/ASI technique.and a group of tools is developed to aid geology plotting.By the support of the data bases and aid tools,MGS can delimitate orebodies,calculate grade, make and cut geology maps. KEY WORDS geology plotting;mine;CAD